Полимерлерді өңдеу технологиясы

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 16 бет
Таңдаулыға:

Жоспар
Кіріспе
Негізгі бөлім
I. Полимерлерді өңдеу технологиясы
II. Атыраудағы Polymer Production пленка өндірісі
III. ЛИК-ЗПКИ зауытындағы полимерлі бетон және шыны талшықты материал өндірісі
Қорытынды

Полимерлер туралы негізгі ұғымдар.Жоғары молекулалық қосылыстар табиғи немесе синтетикалық болуы мүмкін. Табиғи түрлеріне ақуыздар, полисахаридтер, табиғи шайырлар, каучук және т.б. жатса, синтетикалық полимерлерге полиэтилен, полистирол, полиамидтер, фенолды шайырлар және сол сияқты қосылыстар кіреді. Үлкен молекулалық массасы және өзіне тән бірқатар қасиеттері бар қосылыстарды жоғары молекулалық қосылыстар немесе полимерлер деп атайды. Ең қарапайым органикалық полимер - полиэтилен, ол этиленнің полимерленуінен түзіледі. Этиленнің екі молекуласы қосылып, бутилен молекуласын құрайды:
CH2=CH2 + CH2= CH2 CH3 - CH2 - CH=CH2
Алғаш рет полимер деген терминді 1833 жылы швед ғалымы Берцелиус енгізген. Бірінші полимер поливинилхлоридті 1833 жылы Реньо, ал полистиролды 1839 жылы Симон алды. Фенолформальдегид шайырын неміс ғалымы Байер 1872 жылы синтездеді. Өнеркәсіпте алғаш рет фенол-формальдегид шайырын 1909 жылы бельгиялық ғалым Л. Бакеланд, ал целлофанды 1912 жылы Ж. Брандбургер алды. Жоғары молекулалық қосылыстар туралы жүйелі түрдегі түсініктерді алғаш рет неміс ғалымы Г. Штаудингер (1920) ұсынды. Ол полимер, полимерлену терминдерінің түсінігін қазіргі заманғы мағынасында тұжырымдады. Осыдан бастап полимер ғылымында көптеген жаңалықтар ашылды және полимерлерді синтездеу, қасиеттерін зерттеу күрт өсті. Лебедевтің синтетикалық каучукты (1933), Карозерстің полиамидті алу жолындағы еңбектері өте құнды болды. 1955 жылы К. Циглер мен Д. Натта ашқан стереоретті полимердің алынуы полимерлер химиясы саласындағы елеулі жаңалықтар болып саналынады. Жоғары молекулалық қосылыстар химиясы ғылымының өркендеуіне үлес қосқан көрнекті ғалымдар: Г. Штаудингер, У. Карозерс, Г. Марк, П. Флори, В. Кун, С. Лебедев, В. Каргин, В. Коршак, С.Р. Рафиков және т.б. Қазіргі кезде жоғары молекулалық қосылыстар дамудың ең жоғары шебінде. Көптеген жаңа қасиеттері бар сан алуан полимерлер синтезделіп, өндіріске енгізіліп, нақты қолданыс табуда. Жоғарғы молекулалы қосылыстар алудың негізгі әдістері полимерлену және поликонденсациялану реакциялары.
Полимерлену реакциясы радикалды немесе иондық механизммен тізбекті процесс түрінде жүреді, ал поликонденсациялану реакциясы сатыланып жүреді және кіші молекулалы қосылыс бөлінеді.
Полимердің макромолекуласы түзілу үшін мономерлердің өзара бірігуі үш түрлі әдіспен жүзеге асырылады: қос байланыстардың үзілуі, эфирлік байланыстар мен амидтік байланыстардың түзілуі.
Сополимерлену, яғни әр түрлі мономерлерді біріктіріп полимерлеу арқылы "егу, тігу" әдістерін қолдана отырып, қасиеттері алдын ала болжанған сапалы, бағалы полимерлер алынады

Полимерлік материалдарды өңдеу технологиясы. Полимерлік материалдарды әртүрлі формаларда қолдану фактісі яғни, стержендер, құбырлар, листтер, пенопласттар, жабындылар мен адгезивтер, сонымен қатар прессті бұйымдар, полимерлік компаундтердің соңғы өнімге өңдеудің әртүрлі тәсілдері болатынын көрсетеді. Көптеген полимерлік бұйымдар үлгілеумен, өңдеумен, сұйық форполимерді одан ары қатыратын мақсатпен алынады. Талшықты прядения процесінде алады.
Формалау процесін мысалы балшықтан қандай да бір фигураны жасаумен салыстыруға болады ал өңдеу процесі сабыннан сол фигураны кесу. Формалау процесінде компаунд ұнтақ немесе түйір түрінде пресс-формаға салынады әрі температура мен қысым әсеріне ұшырайды соның нәтижесінде соңғы өнім түзіледі. Өңдеу процесінде лист, стержень немесе құбырлар сияқты қарапайым формалар түрінде бұйым алады, штапелдену, штамповка, желімдеу мен пісіруді қолданып.
Полимерлерді өңдеудің әртүрлі әдістерін талдауға өтпес бұрын олар термо - пласты немесе термореактивті екенін еске түсірейік (термоқатушы). Термопласты материалдарды формалаған соң температура мен қысым әсерінен пресс-формадан босатардың алдында оларды полимердің жұмсару температурасынан төмен суыту керек әйтпесе оның формасы жоғалады. Термореактивті материалдар жағдайында ондай қажеттілік жоқ себебі температура мен қысым әсерінен соң оны пресс-формадан жоғары температурада да босатса сол қалпын сақтайды.
КОМПАУНДТАУ. Өнеркәсіптік өндірісте бөлініп тазаланғаннан кейін таза түрінде алынған полимерлерді "біріншілік" полимерлер немесе "біріншілік" шайырлар деп атайды. Полистирол, полиэтилен, полипропиленнен басқа біріншілік полимерлер тура өңдеуге жарайды. Біріншілік поливинилхлорид, алдын ала пластификатор қосып жұмсартып алмас бұрын формалана алмайды. Осыған ұқсасты табиғи көксағызды формалау үшін оған вулкандаушы агентті енгізу керек. Көптеген полимерлерді термиялық тотықтырғышты және сәйкесті стабилизаторларға фотодеструкциялық енгізу арқылы қорғайды. Полимерге формалау алдында бояғыштар мен пигменттер қосу әртүрлі түсті бұйымдар алуға мүмкіндік береді. Үйкеліс пен полимердің іштеағуын жақсарту үшін өңдеуші қондырғыға полимерге көбінше майлаушы материалдар мен технологиялық қасиеттерін жақсартуға заттар қосады. Толтырғыштарды полимерге көбінесе арнаулы қасиет беруге және соңғы өнімнің өзқұндылығын төмендетуге қосады.
Пласти - фикаторлар, вулканизирлеуші агенттер, қатырғыштар, тұрақтандырғыштар, толтырғыштар, бояқтар, жалынды сөндіргіштер мен майлаушы заттар сияқты ингредиенттер енгізу процесі "компаундтау" деп аталады, ал полимердің осы қоспалармен қоспасы - "компаундтар" болады.
Полистирол, полиэтилен, полиметилметакрилат және поливинилхлорид сияқты біріншілік пластикалық полимерлер, көбінше ұсақ төгілгіш ұнтақтар түрінде болады. Ұсақ ұнтақ немесе сұйық ингредиенттерді ұнтақтәрізді біріншілік полимермен араластырады яғни планетарлық миксермен, V-араластырғыштар, ленталы винтті араластырғыш, Z-миксерлермен жүзеге асады. Араластыруды бөлме немесе жоғары температурада жүргізуге болады дегенмен, полимердің жұмсару температурасынан төмен болуы керек. Сұйық форполимерлерді қарапайым жоғарыжылдамдықты араластырғышты қолданып жасайды.
Алғашқы эластомерлі полимерлер, табиғи көксағыз, бутадиенстиролды көксағыз немесе нитрилді көксағыз, ұсақ ұнтақ түрінде алады, қалың прессті пластина түрінде "кип" деп аталады. Олар ережеге сай вулкандаушы агенттер, катализаторлар, толтырғыштар, антиоксиданттар мен майлағыш материалдар. Эластомерлер алғашқы пластикалық материалдар сияқты ұнтақ болмағандықтан оларды жоғарыдағы ингредиенттермен араластырмау керек. Біріншілік пластикалық полимерлерді басқа компаунд компоненттерімен араластыру процесімен жүзеге асады. Сонда біріншілік эластомерлер компаундын алуға пластикалық листтерді ұнтақтау біліктері және одан ары полимерге қажетті ингредиенттерді енгізуге болады. Эластомерлер компаундтенуін екібілікті көксағызды диірменде немесе Бенбери араластырғышында жүргізеді. Латекс немесе төменмолекулалық сұйық шайыр түріндегі эластомерлер жылдамдығы жоғары араластырғышты қолданып жүзеге асады. Талшықтәрізді полимерлер компаундтенуінде келтірілмейді. Мұндай компоненттер, майлағыш заттар, тұрақтандырғыштар мен толтырғыштар көбінше балқыма немесе полимер ерітіндісіне прядение алдында енгізеді.
КАЛАНДРЛЕУ. Каландрлеу процесін көбінше үздіксіз талшықтар мен листтер өндірісінде қолданады. Аппараттың негізгі бөлігі (рис.1) каландрлеу үшін тегістелген металдық білік комплектісі болып табылады, ол қарама қарсы бағытта айналып олардың арасындағы тесікті дәл реттейді. Біліктер арасындағы тесіктер каландрлеуші лист қалыңдығын анықтайды. Полимерлі компаунд ыстық білікке беріледі, ал осы біліктен түсетін лист, суық біліктен өткенде суытылады. Соңғы сатысында листтер рулонға оралады, ережеге сай 1 суреттегідей. Дегенмен листтің орнына жұқа полимерлік қабыршақтар алу керек болса, олардың арасындағы тесіктерді біртіндеп төмендету үшін біліктер сериясын қолданады. Көбінше листтерді поливинилхлорид, полиэтилен, каучук және сополимер бутадиен, стирол және акрилонитрил сополимері сияқты полимерлермен каландрлейді.
Каландрлік машинада профирленген біліктерді қолданғанда әртүрлі суретті сығылысқан листтер алуға болады. Мраморға ұқсас эффектілер алу үшін каландрға әртүрлі түсті компаундтер қоспасын енгізіп алуға болады. Поливинилхлоридтен еденге плитка алғанда мраморға ұқсасты өңдеу технологиясы қолданылады.
Каландрлеу үшін аппарат кескіні -- полимерлік компаунд; 2 -- каландрлік білік: ыстық (3) және суық (4); 5 -- каландрлік лист; б -- бағыттаушы біліктер; 7 -- ораушы құрал
ҮЛГІДЕ ҚҰЮ. Бұл салыстырмалы түрде қымбат емес процесс, қажет еткен формада сұйық форполимерден қатты бұйым өңдеуге болады. Осы әдіспен листтер. Стержендер, құбырлар әрі ұзындығы шектелген заттар алуға болады. 2 суретте үлгіде құюдың кескіні көрсетілген. Осы жағдайда форполимерді қатырғышпен және басқа да ингредиенттермен сәйкесті пропорцияда араластырып форма болып табылатын Петри шашкасына құямыз. Сосын Петри шашкасын бірнеше сағатқа қажеті температураға дейін қызған пешке қату температурасы аяқталғанша қояды. Бөлме температурасына дейін суыған соң қатты өнімді формадан алады. Осылайша құйылған қатты дене Петри шашкасының ішкі рельефінің формасына келеді.

Үлгіде құю процесінің қарапайым суреті
а -- Петри шашкасын форполимермен және қатырғышпен толтыру; б - пеште қыздыру; в -- үлгіден суыған өнімді алу
Егер Петри шашкасының орнына бір шеті жабық цилиндрлік шыны түтік қолданса, цилиндрлік стержен түріндегі бұйым алуға болады. Одан басқа форполимер мен қатырғыштың орнына формаға полимерлену температурасына дейін қызған мономер, катализатор мен өзге де ингредиенттердің қоспасын құюға болады. Бұл жағдайдағы полимерлену қатты өнім түзілуге дейінгі форма ішінде жүреді. Үлгіде құю үшін акрилдер, эпоксидтер, полиэфирлер, фенолдар мен уретандар жарайды.
Құю үшін үлгіні алебастрдан, қорғасыннан немесе шыныдан дайындайды. Қату про - цесінде полимерлік блокты отырғызу жүреді ол оның үлгіден шығуын жеңілдетеді.
РОТАЦИЯЛЫҚ ҚҰЮ. Доп, қуыршақ сияқты жатық бұйымдарды "ротациялық құю" деп аталатын аппаратта алады. Ол 3 суретте келтірілген.Термопластикалық материал түріндегі компаундты ұсақ ұнтақтап жатық формаға салады. Қолданылған аппаратта біріншілік және екіншілік остің айналасында бірмезгілде айналатын форма түріндегі арнаулы құрал бар. Форманы жауып қыздырады және айналдырады. Бұл жатық форманың ішінде балқыған пластиктің біркелкі таралуына әкеледі. Сосын айналатын форманы суық сумен суытады. Форманың ішкі бетімен біркелкі таралған балқыған пластикалық материалды суытқанда қатады. Енді форманы ашып әрі соңғы бұйымды шығарып алады.
Сосын формаға термореактивті форполимердің қатырғышпен сұйық қоспасы салынуы мүмкін. Бұл жағдайдағы қату жоғары температура әсерінен айналғанда жүреді. Галош, жатық шарлар немесе қуыршақтардың басы сияқты бұйымдарды поливинилхлоридтен ротациялық құюмен жүзеге асырады. Поливинилхлорид қатуы поливинилхлорид пен сұйық пластификатор арасындағы физикалық гелтүзілу жолымен және 150200°С температурада жүзеге асады. Поливинилхлоридтің ұсақ бөлшектері сұйық пластификаторда тұрақтандырғышпен және бояғышпен біртекті дсиперсияланады, солайша салыстырмалы түрде тұтқырлығы төмен зат түзеді. Бұл паста тәрізді материал, "пластизоль" деп аталатын, формаға салады да одан ауаны сорып алады. Сосын форманы айналдырып, қажетті температураға дейін қыздырады, ол поли - винилхлоридтің гелітүзілуіне әкеледі. Түзілген өнімнің қалыңдығы гелтүзілу уақытымен анықталады.

Ротациялық құю процесінде полимерлік материалмен толтырған жатық формалар бірмезгілде біріншілік және екіншілік остер айналасында айналады.
1 -- біріншілік ось; 2 -- екіншілік ось; 3 -- разъемді форма деталі; 4 -- формалар полості; 5 -- тісті беріліс кожухы; б -- моторға келетін
Қажетті қабырға қалыңдығына жеткеннен кейін пластизольдің артық мөлшері қайтадан цикл жүргізу үшін бөлініп алынады. Қоспа соңына дейін біртектінеуі үшін поливинилхлорид пен пластификатордың бөлшектерінің гелтәрізді өнімдерін форма ішінде қыздыруға болады. Соңғы өнімді формадан судың ағынымен суытқаннан кейін алуға болады. Метод рота - ционного литья с использованием жидкого материала известен как метод "жатық бұйымды құйып және форманы айналдырып формалау" әдісі сияқты сұйық материал дайындау .
ҚЫСЫММЕН ҚҰЮ.Термопластты полимерден бұйым өндіру үшін біршама ыңғайлы процесс қысыммен құю болып табылады. Осы процестегі қондырғының құны жоғарлығына қарамастан оның ең артықшылығы жоғары өнімділігі. Осы процесте балқыған термопластикалық полимердің үлестенген мөлшері қысыммен суық пресс-формаға шашырайды (впрыскивается) онда оның соңғы өнім түрінде қатуы жүреді.
Қысыммен құю үшін аппарат мына суретте келтірілген. Процесс қызған горизонталды цилиндрге белгілі бір уақыт сайын бункерден компаундты пластикалық материалдың ұнтақ, түйір немесе таблетка түрінде берілуінен тұрады, сонда жұмсару болады. Гидравликалық поршень соңында орналасқан цилиндр бойымен формаға балқыған материалды итеруге қажетті қысымды қамтамасыз етеді. Цилиндрдің ыстық зонасымен полимерлік масса қозғалғандағы қондырғы "торпеда" деп аталады да ол ыстық цилиндрдің ішкі қабырғасымен пластикалық материалдың біртекті таралуына көмектеседі, солайша барлық көлем бойымен жылудың біркелкі таралуын қамтамасыз етеді. Сосын балқыған пластикалық материалды пресс-форманың ұясына құю тесігі арқылы шашыратады (впрыскивают).
Қарапайым түрде пресс-форма екі бөліктен тұратын жүйе: оның бір бөлігі қозғалатын, екіншісі -- стационарлы .Стационарлық бөлігі пресс-форманың цилиндр соңында болады, ал қозғалатыны алынып оған киіледі.
Арнаулы механикалық құрал көмегімен пресс-форма тығыз жабылады да осы кезде балқыған пластикалық материал 1500 кгсмқысыммен шашыратылады. Жабылатын механикалық құрал жоғары жұмысшы қысымды ұстап тұратындай жасалуы керек. Пресс-форманың ішкі аумағында балқыған материал біркелкі ағуы үшін ол алдын ала белгілі бір температураға дейін қызуы керек. Бұл температура пресстелетін пластикалық материалдың жұмсару температурасынан біршама төмен. Форманы балқыған полимермен толтырғаннан кейін оны циркуляцияланатын суық сумен суытады сосын дайын бұйымды алып шығуға ашады. Осы циклдің барлығы көп рет қолмен сосын автоматты режимде қайталанады.
ҚАБЫРШАҚ ҚҰЮ. Құю әдісін полимерлік қабыршақтар алғанда қолданады. Бұл жағдайда сәйкесті концентрациялы полимер ерітіндісі біртіндеп жылдамдығы тұрақты қозғалатын металдық белдікке құяды , оның бетінде үздіксіз полимер ерітіндісінің қабаты түзілуі жүреді.
Бақыланатын режимде еріткіш буланғанда металдық белдік бетінде жұқа полимерлік қабыршақ түзілуі жүреді. Осыдан кейін қабыршақ қарапайым тұнумен алынады. Осы тәсілмен көптеген өнеркәсіптік целлофанды листтер мен фотографиялық қабыршақ алады.

Қабыршақ құю процесінің кескіні
-- полимер ерітіндісі; 2 -- бөлетін клапан; 3 -- қабыршақ түзілуімен полимер ерітіндісі ағады; 4 -- еріткіш буланады; ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.